Пространство между полимерными цепями влияет на преобразование энергии

Группа исследователей инженерного колледжа FAMU-FSU по-новому взглянула на молекулы, которые меняют свою форму в ответ на свет.


Исследователи, изучающие на основе азобензола, обнаружили, что их свободный объем – мера пространства между полимерными цепями – тесно связан со способностью полимеров преобразовывать видимого света в механическую энергию.

Результаты опубликованы в Современные функциональные материалы.

«Если посадить группу людей в лифт, из него действительно трудно выбраться», – сказал старший автор Билли Оутс, профессор машиностроения Cummins Inc. Инженерного колледжа FAMU-FSU. «Но если у вас достаточно места между ними, вы можете перемещаться. Мы обнаружили, что пространство между массами полимерных молекул имеет значение».

Азобензол – это химическое соединение, переключаемое через свет. Это означает, что электромагнитное излучение – в частности, ультрафиолетовый и видимый свет – может изменять геометрию и химические свойства молекулы.

Сеть из полимеров азобензола выглядит как множество связок спагетти. Когда свет достигает сети, он заставляет некоторые молекулы становиться короче и превращаться из стержневой формы в форму бумеранга.

В предыдущих исследованиях изучалась фотомеханическая природа азобензола, но эта работа была первой, в которой количественно удалось количественно оценить объемное преобразование энергии для системы полимеров азобензола на молекулярном уровне. Исследователи обнаружили, что коэффициент преобразования световой энергии в механическую вырос в 10 раз, когда свободный объем увеличился с 0,5 до 12 процентов.

В качестве другой части этой работы исследователи также разработали новую крупнозернистую модель, чтобы объяснить, как взаимодействуют азобензола. Крупнозернистые модели – это способ упростить поведение больших сложных молекулярных систем с минимальной потерей информации, чтобы ученые могли проводить симуляции, которые в противном случае были бы невозможны с помощью высокодетализированных молекулярных моделей.

Исследование может привести к созданию новой технологии интеллектуальных материалов. Например, вместо того, чтобы использовать для передачи электричества, инженеры могли бы использовать свет для удаленного управления компонентами машин. Одним из возможных применений может быть метод перемещения множества зеркал, которые являются частью массива на солнечно-тепловой электростанции.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments